實現高成本效益的無鉛元件電鍍

接上

風險考慮

文討論了鍍層成份的選擇問題，現在我們將重點探討可降低風險的策略，該方案必須可以有效地解決與該鍍

層形成錫鬍晶相關的可靠性問題。

研究表明，下列四種方案是減少錫鬍晶產生的最可行解決方案：

· 對霧錫鍍層進行退火

· 增加霧錫鍍層的厚度

· 在鉛鍍層中加入鎳阻劑

· 對錫鍍層進行重流

就減少鬍晶的問題而言，成本效益最高的方案是對鍍錫層進行退火。大量研究表明，在銅基板上對錫鍍層進

行退火可以大大減少鬍晶的產生。具體操作方法是在溫度為150℃下，對錫鍍層進行一小時的退火。根據現有文獻

記載，在鍍層操作完成後24小時內對錫鍍層進行退火較為有效。

從文獻中我們可以清楚了解，儘管錫鍍層的最佳厚度尚不清楚，錫沉積越厚，越不容易產生鬍晶。根據文獻中

提供的參考數據，安森美半導體方案中的錫鍍層仍將集中介於7.5至12.5微米之間。我們相信，該方案可以在不影

響鍍層質量的前提下，減少鬍晶，提高成本效益。

另一種被廣泛認可的減少鬍晶方案是在錫鍍層上加入鎳阻劑。然而，在鍍層上加入鎳會使許多產品的成本增加，

在市場上失去價格競爭力。此外，眾所周知，儘管鎳阻劑會使鬍晶增加數倍，但這很大程度上取決於所使用的錫鍍

層浴類型。大家普遍認為，鎳之所以可以減少鬍晶產生，原因在於它會對錫鍍層中的應力產生影響。

由於使用鍍鎳減少鬍晶的產生取決於所使用的錫鍍層浴，安森美半導體採用的對策側重於選擇基於甲基硫酸

(MSA)的錫鍍層化學方法。MSA電鍍化學方法不僅可以控制錫鍍層中產生的應力，而且可以產生一種不易產生鬍晶

的鍍層。

文獻也討論到，另一種減少鬍晶的方案是在錫熔點232℃以上進行錫重流，但是這種處理方法的有效性尚不清楚。

因此，錫重流不能作為減少鬍晶產生的製程。但是，安森美半導體採用的方案包括了採用重流測試作為確定整體霧

錫製程有效性的方法。這種方法在很大程度上重複了最後的封裝製程。

需要對所有含大量錫的鍍層進行持續測試和檢查，以確保鬍晶的產生得以控制。用於錫鬍晶評估的測試條件和

檢查程序在過去幾年中發生了重大變化，可以將其看作是一個移動的目標。JEDEC和iNEMI的動議已經帶動了越

來越多的標準化工作，以確定進行上述評估所運用的方法。安森美半導體將嚴格遵守JEDEC標準JESD22A121中的

建議。該標準不僅要求對特定的溫度循環、環境溫度/濕度儲存和高溫/高濕度存儲進行測試，還規定了所需的錫鬍晶

檢查程序。

除了監測當前的電鍍化學方法外，還將在這些新近議定並得以標準化的JEDEC測試條件下進行實驗，以便將樣

品組錫鬍晶與下列屬性相比較。

1. 霧錫鍍層的厚度範圍為5至15微米

2. 重流與不重流的比較

3. 銅導線架與鍍銅Alloy 42導線架的比較

4. 基於MSA的不同錫鍍層浴化學方法

作者: Thomas A. Anderson

技術評估及特性分析實驗室總監

安森美半導體公司

完